海藻酸丙二醇酯對(duì)全麥冷凍面團(tuán)凍藏穩(wěn)定性和烘焙特性的影響

臧 梁，傅寶尚，姜鵬飛，宋 爽，溫成榮，祁立波，尚 珊

（大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心，遼寧大連 116034）

冷凍面團(tuán)技術(shù)是一種新型食品加工技術(shù)，主要是指在面制品生產(chǎn)過程中，利用冷凍技術(shù)處理成品或半成品，從而達(dá)到使食品老化速度減慢，貨架期延長(zhǎng)的目的。冷凍面團(tuán)可以在異地大規(guī)模生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)缴痰戡F(xiàn)場(chǎng)烘焙，實(shí)現(xiàn)了面團(tuán)制備和后續(xù)面包烘焙程序的分離，可向消費(fèi)者提供新鮮的烘焙產(chǎn)品，更有利于產(chǎn)品的機(jī)械化、規(guī)?；a(chǎn)。近些年來，人們對(duì)冷凍面團(tuán)的需求也在不斷增長(zhǎng)，冷凍面團(tuán)也因其優(yōu)勢(shì)受到了廣泛的關(guān)注。但冷凍面團(tuán)方面技術(shù)上還存在一些問題，冷凍面團(tuán)在凍藏過程中其品質(zhì)不可避免發(fā)生劣變，可能會(huì)造成生產(chǎn)的饅頭或面包品質(zhì)變差、硬度增加、體積減小等問題。在冷凍儲(chǔ)存過程中，溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致重結(jié)晶現(xiàn)象的發(fā)生，破壞面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而降低了冷凍面團(tuán)面筋的交聯(lián)度，冷凍面團(tuán)成分的保水能力發(fā)生改變，面團(tuán)強(qiáng)度逐漸喪失，這些面團(tuán)分子的降解會(huì)導(dǎo)致冷凍面團(tuán)品質(zhì)的加速下降和保質(zhì)期的縮短。同時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間的凍藏條件下，大冰晶會(huì)刺破酵母細(xì)胞，可能會(huì)致使酵母細(xì)胞存活率降低，發(fā)酵能力下降，導(dǎo)致面團(tuán)品質(zhì)發(fā)生劣變。

目前，許多改善冷凍面團(tuán)品質(zhì)的研究主要聚焦于食品原料、生產(chǎn)工藝以及外源食品添加劑等方面。如使用具有抗凍性的酵母、控制適宜的加水量等；控制冷凍及解凍時(shí)的溫度、時(shí)間、速度等；加入改良劑如親水膠體、乳化劑、酶制劑及抗凍蛋白等。海藻酸鹽是從海洋褐藻屬中提取的，海藻酸丙二醇酯（Propylene glycol alginate，PGA）是一種改性海藻酸鹽，由于其酯化基團(tuán)和葡萄糖醛酸基團(tuán)的存在，使其具有兩親性的特點(diǎn)，PGA的親水性和親油性也使其具有特殊的表面活性和乳化性，也是一種潛在的可改善面包質(zhì)地和穩(wěn)定氣泡的添加劑。目前，已有研究表明，PGA可應(yīng)用于蕎麥面包，用于改善蕎麥面團(tuán)的流變特性和面團(tuán)品質(zhì)，但目前PGA對(duì)于冷凍面團(tuán)的影響報(bào)道較少。

本文以冷凍全麥面團(tuán)的動(dòng)態(tài)流變特性、發(fā)酵特性、微觀結(jié)構(gòu)分析以及蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)，烘焙面包的老化焓值分析、面包比容、全質(zhì)構(gòu)及面包紋理結(jié)構(gòu)等為指標(biāo)，研究PGA對(duì)全麥冷凍面團(tuán)在凍藏期間面團(tuán)穩(wěn)定性及其烘焙特性的影響，為后續(xù)PGA應(yīng)用于冷凍面團(tuán)產(chǎn)品提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

一等小麥粉 中糧國(guó)際有限公司廣州分公司；全麥粉 內(nèi)蒙古五原縣塞鑫面業(yè)有限公司；高活性干酵母 安琪酵母股份有限公司；黃油 中糧東海糧油工業(yè)有限公司；海藻酸丙二醇酯 青島明月海藻集團(tuán)有限公司；糖 廣州華糖食品有限公司；鹽 市售。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 冷凍面團(tuán)制備及凍藏條件 面團(tuán)的制備：500 g面粉（70%小麥粉、30%全麥粉）、80 g糖、7.5 g食用鹽、6 g活性干酵母混合均勻后在廚師機(jī)中加入適量水?dāng)嚢? min，再加入40 g黃油攪拌6 min使其充分延展，直至面團(tuán)形成。室溫下靜置、松弛10 min，將面團(tuán)分割成150 g后搓團(tuán)、整形。PGA的添加量以面粉質(zhì)量的0.3%加入配方，以未添加PGA的面團(tuán)作為對(duì)照組。冷凍面團(tuán)凍藏條件為-40 ℃下快速冷凍 2 h，然后在-18 ℃ 下保存。在凍藏 0、1、2、3、4、5周后分別取出，在4 ℃冰箱內(nèi)解凍后可進(jìn)行下一步測(cè)定。

1.2.2 面包制作工藝 參考GB/T 14611-2008制作全麥面包。新鮮面團(tuán)或解凍后的冷凍面團(tuán)在37 ℃和85%相對(duì)濕度的條件下醒發(fā)90 min?？鞠錅囟仍O(shè)定為170 ℃，醒發(fā)好的面團(tuán)烘烤20 min。烘烤后，面包于室溫冷卻放置約2 h，以進(jìn)行下一步的測(cè)量。

1.2.3 冷凍面團(tuán)發(fā)酵特性的測(cè)定 冷凍面團(tuán)發(fā)酵力測(cè)定參考李素云等的方法并稍作修改，取面團(tuán)樣品10 g放入50 mL量筒底部，記錄樣品發(fā)酵初始體積，將量筒放入35 ℃、85%相對(duì)濕度的環(huán)境中發(fā)酵，每0.5 h測(cè)定一次面團(tuán)的發(fā)酵體積，記錄面團(tuán)的體積增量。

1.2.4 冷凍面團(tuán)動(dòng)態(tài)流變特性測(cè)定 冷凍面團(tuán)的流變學(xué)特性測(cè)定參照Lin等的方法并略作修改。采用頻率掃描的方法，面團(tuán)解凍后從中心位置取適量大小，放置于流變儀平臺(tái)上，使流變儀夾具下降至預(yù)設(shè)間隙，刮去周圍多余樣品，并用硅油覆蓋面團(tuán)邊緣防止水分蒸發(fā)，使夾具下降至測(cè)試間隙開始測(cè)試，以1 Hz的頻率對(duì)樣品進(jìn)行應(yīng)變掃描測(cè)試，確定面團(tuán)的線性粘彈性區(qū)域0.01%～1%。實(shí)驗(yàn)測(cè)定條件為：平板夾具直徑40 mm，平板間距1 mm，形變量為0.5%，測(cè)定溫度25 ℃，掃描頻率為0.1～80 Hz。

1.2.5 冷凍面團(tuán)水分分布測(cè)定 冷凍面團(tuán)水分分布參照He等的方法并略作修改。利用低場(chǎng)核磁共振掃描測(cè)定樣品的水分遷移情況。適量面團(tuán)放置在NMR 管中，使用 Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列進(jìn)行H橫向弛豫時(shí)間（H T）測(cè)定。實(shí)驗(yàn)測(cè)定條件為：等待時(shí)間（TW）為7000 ms；回波時(shí)間（TE）為 0.15 ms；重復(fù)掃描次數(shù)（NS）為 4；回聲次數(shù)（NECH）為 2800。

1.2.6 冷凍面團(tuán)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定 參考Yang等的方法，利用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）測(cè)定冷凍面團(tuán)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)。將冷凍干燥的面團(tuán)樣品與溴化鉀以1:100的比例混合，研磨壓片，薄片置于儀器中進(jìn)行分析。分辨率設(shè)為4 cm，掃描次數(shù)為32次，掃描400～4000 cm波數(shù)范圍內(nèi)的蛋白質(zhì)聚集體的光譜，選取酰胺Ⅰ帶的吸收峰（1600～1700 cm）進(jìn)行分析，并計(jì)算各二級(jí)結(jié)構(gòu)的含量。酰胺I帶中波長(zhǎng)范圍 1610～1640 cm為-折疊結(jié)構(gòu)，1640～1650 cm為無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)，1650～1660 cm為-螺旋結(jié)構(gòu)，1660～1700 cm為-轉(zhuǎn)角。

1.2.7 冷凍面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)分析 參考Zhu等的方法并略作修改，使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察、記錄冷凍面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)。將凍藏后樣品冷凍干燥，結(jié)束后取中心部位，置于SEM下觀察（電壓10 kV）。

選取2016年6月—2018年6月的創(chuàng)傷性顱腦損傷的患者198例作為研究對(duì)象，其中包含男性患者56例，女性患者42例，年齡最小的患者為18歲，年齡最大的患者為78歲，所有患者的年齡均值為（47.8±5.6）歲，其中包含因?yàn)檐嚨湺鴮?dǎo)致的顱腦損傷的患者82例，因高空墜落而導(dǎo)致的顱腦損傷的患者56例，因重物砸傷導(dǎo)致的顱腦患者32例，其他原因的患者共28例。

1.2.8 冷凍面團(tuán)面包烘焙特性測(cè)定

1.2.8.1 冷凍面團(tuán)面包比容測(cè)定 面包比容測(cè)定根據(jù)GB/T 14611-2008采用菜籽置換法，面包在室溫下冷卻2小時(shí)后，測(cè)量其體積，并稱重。每個(gè)樣品至少3次平行，取平均值。計(jì)算公式為：

式中，v表示面包比容，mL/g；V表示面包體積，mL；m表示面包質(zhì)量，g。

1.2.8.2 冷凍面團(tuán)面包質(zhì)構(gòu)測(cè)定 面包質(zhì)構(gòu)測(cè)定參考Roman等的方法并略作修改。面包冷卻2 h后使用切片機(jī)切成12 mm厚的薄片，取中心的兩片進(jìn)行質(zhì)構(gòu)分析測(cè)定。實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件為：TPA探頭型號(hào)為P/50；測(cè)試前、中、后速度分別為3、1、5 mm/s；觸發(fā)力為5 g；應(yīng)變?yōu)?5%。

1.2.8.3 冷凍面團(tuán)面包老化焓值測(cè)定 面包老化焓值的測(cè)定參考Arp等的方法，采用差示掃描量熱儀（DSC）進(jìn)行分析，將面包放置于4 ℃冰箱冷藏，取面包中心部位稱取10～15 mg于DSC專用鋁制耐高壓坩鍋中，以空坩堝為對(duì)照組，升溫范圍為30～100 ℃，升溫速率為10 ℃/min，從DSC熱流曲線圖中獲得起始溫度（T），峰值溫度（T）和焓值（ΔH）等參數(shù)。

1.2.8.4 冷凍面團(tuán)面包紋理結(jié)構(gòu)分析 面包內(nèi)部紋理結(jié)構(gòu)分析參考余文杰的方法并略作修改，面包切片后采用圖像掃描儀進(jìn)行掃描，并用Image J分析軟件進(jìn)行紋理結(jié)構(gòu)分析。圖像分辨率設(shè)置為300 dpi，圖像截取面包中心3×3 cm的視野，計(jì)算氣孔密度（氣孔數(shù)/視野面積，個(gè)/ cm）、氣孔均面積（氣孔面積/氣孔數(shù)，mm）和氣孔表面積分率（氣孔面積/視野面積，%）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)結(jié)果為均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD），采用SPSS 22.0軟件（IBM公司）進(jìn)行顯著性分析（＜0.05表示具有顯著性差異）。采用OriginPro 8.5軟件（OriginLab公司）進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵特性的影響

PGA對(duì)凍藏期間冷凍面團(tuán)發(fā)酵特性的影響如圖1所示，從該圖可以看出冷凍面團(tuán)發(fā)酵體積隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，冷凍面團(tuán)在發(fā)酵初期體積迅速增大，在發(fā)酵時(shí)間2 h時(shí)發(fā)酵體積達(dá)到最大值，且添加了PGA的冷凍面團(tuán)組別發(fā)酵體積較高，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，冷凍面團(tuán)的發(fā)酵體積又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，發(fā)生該現(xiàn)象的原因可能是后續(xù)發(fā)酵過程中有氣體溢出。在整個(gè)發(fā)酵過程中，添加了PGA的冷凍面團(tuán)發(fā)酵體積均高于對(duì)照組，且低于新鮮面團(tuán)的發(fā)酵體積。在凍藏了5周后，冷凍面團(tuán)的發(fā)酵性能明顯下降。冷凍面團(tuán)發(fā)酵體積的不同主要是因?yàn)閮霾仄陂g冰晶生長(zhǎng)和重結(jié)晶現(xiàn)象破壞了面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，致使面團(tuán)的持氣性能下降。同時(shí)冰晶也可能會(huì)刺破部分酵母細(xì)胞，導(dǎo)致酵母的存活率和產(chǎn)氣能力下降，最終影響面團(tuán)的發(fā)酵特性。而由于PGA分子結(jié)構(gòu)中丙二醇基為親脂端，可以于脂肪結(jié)合，糖醛酸為親水端，含有大量的羥基和部分羧基，可以與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而增強(qiáng)了冷凍面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了面團(tuán)的持氣性。同時(shí)抑制冰晶的形成和重結(jié)晶，減少冰晶對(duì)酵母造成的機(jī)械損傷，因此，PGA的加入可改善冷凍面團(tuán)的發(fā)酵特性。

圖1 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)發(fā)酵特性的影響Fig.1 Effect of PGA on fermentation characteristics of frozen dough

2.2 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)流變特性的影響

彈性模量G’和粘性模量G”分別表示了面團(tuán)的彈性特質(zhì)和粘性特質(zhì)。如圖2所示，冷凍面團(tuán)的彈性模量顯著大于粘性模量，因此，樣品整體以彈性表現(xiàn)為主。由圖2可見，在0.1～80 Hz的頻率范圍內(nèi)，冷凍面團(tuán)的彈性模量G’和粘性模量G”均隨著頻率的增大而提高，而隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，冷凍面團(tuán)的G’和G”逐漸呈下降趨勢(shì)。在凍藏過程中，溫度變化使得冰晶形成，大冰晶破壞了面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這是使得面團(tuán)的流變特性變差的主要原因。對(duì)比圖中PGA組與對(duì)照組的彈性模量和粘性模量發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)凍藏過程中，加入PGA后冷凍面團(tuán)的G’和G”均有所提高，其流變性能較好于對(duì)照組。在面團(tuán)處理過程相同的基礎(chǔ)下，面團(tuán)流變性能的變化主要是由于面筋網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了變化。所以相同處理?xiàng)l件下，PGA組別彈性模量高于對(duì)照組這可能是由于PGA中含有大量的羥基，易與水中的氫鍵結(jié)合，同時(shí)含有部分羧基，可與面粉中的蛋白質(zhì)結(jié)合形成更穩(wěn)定的面筋結(jié)構(gòu)，改善面團(tuán)的流變特性。此外，由于面筋和PGA對(duì)水的競(jìng)爭(zhēng)以及PGA與谷蛋白之間的分子間相互作用也會(huì)影響面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而影響面團(tuán)的流變學(xué)特性。

圖2 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)彈性模量和粘性模量的影響Fig.2 Effect of PGA on elastic modulus and viscous modulus of frozen dough

2.3 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)水分分布的影響

面團(tuán)中的水分可根據(jù)結(jié)合的緊密程度不同分為結(jié)合水、半結(jié)合水、自由水。實(shí)驗(yàn)運(yùn)用低場(chǎng)核磁共振測(cè)定了不同凍藏時(shí)間下的冷凍面團(tuán)橫向弛豫時(shí)間（T），直觀地反映了冷凍面團(tuán)中三種水分狀態(tài)。由弛豫譜圖可以看出，圖中共有3個(gè)擬合峰，第一個(gè)峰在0.01～1 ms之間為T，是與淀粉、蛋白質(zhì)等大分子緊密結(jié)合的結(jié)合水；第二個(gè)峰在1～77 ms之間為T，是其流動(dòng)性介于結(jié)合水與自由水之間的半結(jié)合水；第三個(gè)峰在80～440 ms之間為T，是冷凍面團(tuán)中的自由水，流動(dòng)性高，分布在面筋網(wǎng)絡(luò)的空隙中。如圖3所示，在凍藏5周后，T、T的峰值時(shí)間向右遷移，T值增大，表明凍藏使冷凍面團(tuán)對(duì)水分的束縛作用減弱，結(jié)合程度降低，水的流動(dòng)性增強(qiáng)。根據(jù)表1可以看出，隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，兩個(gè)組別的A均呈下降趨勢(shì)，而A和A逐漸上升，凍藏5周后，對(duì)照組與PGA組的結(jié)合水分別下降了2.537%、2.285%；半結(jié)合水分別升高了1.937%、1.824%；自由水分別升高了0.602%、0.461%。與對(duì)照組相比，PGA組對(duì)水分的結(jié)合能力顯著強(qiáng)于對(duì)照組（＜0.05）。凍藏處理后，冷凍面團(tuán)的水分分布發(fā)生了變化。其他一些研究也表明，凍藏破壞了面筋網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致面團(tuán)中結(jié)合水的釋放。從以上結(jié)果可以看出，添加了改良劑PGA的冷凍面團(tuán)具有更好的持水性，穩(wěn)定性相對(duì)于對(duì)照組也有所提高。

圖3 凍藏期間冷凍面團(tuán)的T2弛豫時(shí)間圖譜Fig.3 T2 relaxation time map of frozen dough during freezing storage

表1 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)三種狀態(tài)水百分含量的影響（%）Table 1 Influence of PGA on water percentage of frozen dough in three states (%)

2.4 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響

維持蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力是氫鍵，是由蛋白質(zhì)骨架的羥基和酰胺基團(tuán)形成的。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要包括-折疊、無規(guī)則卷曲、-螺旋以及-轉(zhuǎn)角。選取酰胺Ⅰ帶的蛋白質(zhì)FTIR特征條帶分析PGA對(duì)凍藏期間冷凍面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，與酰胺I帶有關(guān)的吸收主要是來自氨基化合物中C=O鍵的伸縮振動(dòng)。圖4A為對(duì)照組及PGA組冷凍面團(tuán)不同凍藏時(shí)間的FTIR圖，應(yīng)用OMMIC軟件對(duì)FTIR圖進(jìn)行去卷積及峰值擬合處理，計(jì)算各峰的面積，確定對(duì)應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)歸屬，定量分析，得到各二級(jí)結(jié)構(gòu)的百分含量。圖4B即為兩個(gè)處理組不同凍藏周數(shù)下各個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)百分含量的變化。由圖可知，-折疊的百分含量隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，而-轉(zhuǎn)角的含量隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，-螺旋和無規(guī)則卷曲的百分含量變化相對(duì)較小，僅有小幅度波動(dòng)。說明凍藏過程會(huì)影響冷凍面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)-折疊和-轉(zhuǎn)角的百分含量，-折疊百分含量增加，-轉(zhuǎn)角百分含量減少，這可能是因?yàn)樵趦霾剡^程中-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為了-折疊，而-螺旋由肽鏈支撐，是四種二級(jí)結(jié)構(gòu)中較為穩(wěn)定的螺旋結(jié)構(gòu)，因此其變化幅度較小。在凍藏過程中，水分的遷移及重結(jié)晶現(xiàn)象破壞了蛋白質(zhì)的二硫鍵，冰晶使面筋網(wǎng)絡(luò)變得無序，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，分子間出現(xiàn)新的交聯(lián)，這些小分子物質(zhì)不斷聚集，也會(huì)增加-折疊的百分含量。由圖可知，PGA的加入使得蛋白質(zhì)各二級(jí)結(jié)構(gòu)的百分含量變化幅度有所減緩，凍藏5周后，對(duì)照組與PGA組-折疊含量分別提高了3.958%和3.311%；-轉(zhuǎn)角含量分別降低5.936%和5.342%。這說明PGA的加入減輕了凍藏過程中蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的破壞。PGA的存在減少了冷凍面團(tuán)冰晶的形成和重結(jié)晶現(xiàn)象的發(fā)生，從而減緩了蛋白質(zhì)中二硫鍵和氫鍵的損害，更利于凍藏過程中蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定，保護(hù)了蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。

圖4 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Influence of PGA on protein secondary structure of frozen dough

2.5 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

冷凍面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)由鑲嵌淀粉顆粒的連續(xù)面筋網(wǎng)狀基質(zhì)組成，其中包含不同大小和形狀的淀粉顆粒，實(shí)驗(yàn)通過掃描電鏡對(duì)冷凍面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析。冷凍面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)如圖5所示，對(duì)照組與PGA組在凍藏后存在顯著差異，PGA組冷凍面團(tuán)在凍藏初期具有較致密的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，淀粉顆粒緊密的包裹在面筋網(wǎng)絡(luò)中，這主要是由于冷凍面團(tuán)中的谷蛋白可形成分子間和分子內(nèi)的二硫鍵，進(jìn)而形成高度連續(xù)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并充當(dāng)面筋網(wǎng)絡(luò)的主干。而對(duì)照組冷凍面團(tuán)已經(jīng)開始出現(xiàn)淀粉顆粒外露現(xiàn)象。在凍藏了5周后，冷凍面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)被破壞，淀粉顆粒大部分暴露在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之外。在凍藏過程中還觀察到了淀粉顆粒間隙的孔洞，這主要是由于冰晶重結(jié)晶及酵母產(chǎn)生的氣體造成的。對(duì)照組冷凍面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)表出更多的淀粉顆粒，出現(xiàn)的孔洞大而多，且孔洞不均勻，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不連續(xù)；與對(duì)照組相比，PGA組冷凍面團(tuán)暴露較少，孔洞數(shù)目減小，面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性有所改善。這些結(jié)果說明，在凍藏階段冰晶破壞了面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使面筋出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致淀粉顆粒外露，而PGA的加入可以抑制冰晶的生成，修飾冰晶形態(tài)，使得冷凍面團(tuán)孔洞更為均勻，面筋結(jié)構(gòu)得到改善。

圖5 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)凍藏期間微觀結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of PGA on microstructure of frozen dough during freezing storage

2.6 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響

2.6.1 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包比容的影響 面包的比容反映的是面團(tuán)體積膨脹程度及保持能力。酵母發(fā)酵過程中在面團(tuán)中產(chǎn)生CO氣體，由面筋網(wǎng)絡(luò)包裹使得體積增大，在烘焙過程中，氣體受熱膨脹，體積二次增加。PGA對(duì)冷凍面團(tuán)冷藏過程中烘烤面包比容影響如圖6所示，隨著面團(tuán)冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，烘烤面包的比容呈下降趨勢(shì)。這是由于在凍藏及解凍過程中，發(fā)生水分遷移、重結(jié)晶等現(xiàn)象導(dǎo)致面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度降低以及酵母細(xì)胞存活率降低，面團(tuán)的持氣性能下降，結(jié)構(gòu)松弛，進(jìn)而導(dǎo)致面包品質(zhì)劣變，比容減小。由圖6可以看出，在相同的凍藏條件下，添加PGA組別的烘烤面包比容明顯高于對(duì)照組，面團(tuán)在未凍藏時(shí)，對(duì)照組、PGA組的比容分別為3.073、3.654 mL/g；說明PGA的加入明顯能夠提高面包的比容。在凍藏5周后，面團(tuán)比容下降明顯，對(duì)照組與PGA組比容分別為2.462和3.137 mL/g，分別下降了19.872%和14.153%。由此可以看出在凍藏5周后，雖然面包的比容均有所降低，但加入PGA的面包比容仍然大于對(duì)照組，說明PGA的加入能夠有效減緩凍藏對(duì)冷凍面團(tuán)面包比容的降低。以上結(jié)果與2.1的研究結(jié)果一致，PGA能夠延緩凍藏期間冷凍面團(tuán)發(fā)酵特性的損害，維持面團(tuán)的持氣性，從而減弱了凍藏對(duì)冷凍面團(tuán)面包比容的影響。

圖6 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包比容的影響Fig.6 Influence of PGA on specific volume of frozen dough bread

2.6.2 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包質(zhì)構(gòu)的影響 面包質(zhì)構(gòu)特性采用質(zhì)構(gòu)儀應(yīng)用TPA模式模擬人體口腔，得到面包的硬度、彈性等質(zhì)構(gòu)指標(biāo)，直觀地反映面包的品質(zhì)。由圖7可以看出，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，面包的品質(zhì)逐漸發(fā)生劣變，主要表現(xiàn)為面包的硬度隨凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而面包的彈性則呈下降趨勢(shì)。這是由于在凍藏過程中水分發(fā)生遷移，面包芯的水分含量降低，導(dǎo)致面包的硬度上升彈性減弱。此外，凍藏之后淀粉老化速度加快，直鏈淀粉發(fā)生重排，也會(huì)導(dǎo)致面包硬度增加。在相同凍藏時(shí)間內(nèi)，加入了PGA組別的面包其硬度小于對(duì)照組，而彈性高于對(duì)照組。凍藏5周后，制得的對(duì)照組面包和PGA組面包硬度分別為 684.336、553.277 g，分別升高了 64.186%和36.386%；對(duì)照組面包和PGA組面包彈性分別為0.926和0.944，分別下降了5.703%和5.316%。綜合結(jié)果表明，凍藏使面包的品質(zhì)發(fā)生了劣變，這是不可逆的過程，而添加了PGA后可延緩面包品質(zhì)惡化，PGA的親水基團(tuán)可以與冰晶結(jié)合，抑制冰晶的生成與重結(jié)晶現(xiàn)象，減少冰晶對(duì)面團(tuán)的破壞，從而減緩面包品質(zhì)的劣變。PGA降低了冷凍面團(tuán)中水的流動(dòng)性，維持冷凍面團(tuán)水分的穩(wěn)定，從而也影響冷凍面團(tuán)面包的質(zhì)構(gòu)特性。

圖7 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包硬度及彈性的影響Fig.7 Effect of PGA on hardness and elasticity of frozen dough bread

2.6.3 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包老化的影響 表2為不同凍藏時(shí)間的冷凍面團(tuán)在4 ℃下放置7 d的老化參數(shù)。從表中可以看出，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，面包的老化焓值逐漸增大，在凍藏3周后，對(duì)照組的老化焓值上升明顯；對(duì)比之下，添加PGA組別的冷凍面團(tuán)其老化焓值的上升速率明顯有所減緩。在凍藏5周后，對(duì)照組的老化焓值增加至0.758 J/g，而PGA組的老化焓值僅為對(duì)照組的66.887%，為0.507 J/g，二者分別上升了65.142%，42.416%。面包的老化過程較為復(fù)雜，伴隨著許多參數(shù)的改變。面包老化主要是由淀粉重結(jié)晶現(xiàn)象及水分遷移的共同作用所導(dǎo)致的。PGA可延緩面包的老化程度，一方面，PGA的親水基團(tuán)可以使面包具有較好的持水性，延緩面包的老化；另一方面，直鏈淀粉糊化后以氫鍵結(jié)合，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，雙螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)部為疏水腔，PGA的疏水部分進(jìn)入內(nèi)部與直鏈淀粉以疏水相互作用結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物，從而減緩了直鏈淀粉的重結(jié)晶現(xiàn)象，進(jìn)而延緩面包的老化。面包的硬度和彈性不僅是面包質(zhì)構(gòu)的參數(shù)，也可作為老化的表征指標(biāo)。如前文結(jié)果所示，隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，冷凍面團(tuán)水分重新分布，面包的硬度增加，彈性下降，這也從側(cè)面反映的面包的老化速率在加快，老化程度加劇。

表2 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包在凍藏期間老化特性的影響Table 2 Effects of PGA on aging characteristics of frozen dough bread during freezing storage

2.6.4 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包氣孔分布的影響 面包氣孔的分布是反映面包紋理結(jié)構(gòu)的指標(biāo)，可以在一定程度上說明面包的品質(zhì)，根據(jù)GB/T 14611-2008對(duì)于面包品質(zhì)評(píng)價(jià)中面包芯紋理結(jié)構(gòu)規(guī)定，面包芯氣孔細(xì)密均勻，孔壁薄，呈海綿狀則表明面包的品質(zhì)良好，得分較高。圖8為不同凍藏時(shí)間下面包切片掃描圖以及對(duì)應(yīng)的用Image J軟件處理后的圖像，可直觀地分析氣孔分布，表3則是面包氣孔分布的具體參數(shù)，包括面包氣孔表面積分率、氣孔均面積、氣孔密度。從圖8可以看出，未凍藏的面團(tuán)烘焙的面包氣孔數(shù)目較多且大小均一，分布均勻；隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)，面包開始出現(xiàn)大氣孔，氣孔的大小變得不均勻。表3中的氣孔具體參數(shù)也表明凍藏5周后，面包的表面積分率和氣孔密度降低，氣孔的均面積升高。而在相同處理?xiàng)l件下，添加PGA后，面包中形成的氣孔與對(duì)照組相比分布較為均勻；其氣孔表面積分率及氣孔密度明顯高于對(duì)照組，氣孔均面積明顯小于對(duì)照組。凍藏5周后，對(duì)照組與PGA組氣孔表面積分率分別下降了3.497%和2.300%，氣孔密度分別下降了47.021%和38.093%，氣孔均面積分別升高了58.436%和45.000%。這說明凍藏對(duì)冷凍面團(tuán)造成了一定的損害，進(jìn)而導(dǎo)致烘焙出的面包氣孔分布不均一。而PGA的加入可以減緩凍藏對(duì)冷凍面團(tuán)烘焙面包氣孔紋理結(jié)構(gòu)的破壞。凍藏破壞了冷凍面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，面團(tuán)的持氣性能下降，在面團(tuán)醒發(fā)及烤制過程中氣孔壁破裂使氣孔合并，增大了氣孔的表面積，影響了面包的紋理結(jié)構(gòu)。而PGA可有效抑制冰晶的生成，延緩了冷凍面團(tuán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的劣變，因此使得冷凍面團(tuán)面包的氣孔紋理結(jié)構(gòu)變化緩慢，延緩了面包品質(zhì)劣變。主要是因?yàn)镻GA分子結(jié)構(gòu)中丙二醇基為親脂端，可以于脂肪結(jié)合，糖醛酸為親水端，含有大量的羥基和部分羧基，可以與蛋白質(zhì)結(jié)合，從而增強(qiáng)了冷凍面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

表3 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包氣孔紋理結(jié)構(gòu)的影響Table 3 Effect of PGA on pore texture structure of frozen dough bread

圖8 PGA對(duì)冷凍面團(tuán)面包氣孔紋理結(jié)構(gòu)的影響Fig.8 Influence of PGA on stomatal texture structure of frozen dough bread

3 結(jié)論

面團(tuán)在凍藏過程中，由于冰晶生長(zhǎng)和水分重結(jié)晶等現(xiàn)象導(dǎo)致面團(tuán)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)遭到破壞，蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得冷凍面團(tuán)及其烘焙產(chǎn)品品質(zhì)均發(fā)生了劣變，面團(tuán)穩(wěn)定性下降。本文通過添加PGA探究冷凍面團(tuán)在凍藏期間品質(zhì)的變化及PGA對(duì)冷凍面團(tuán)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加PGA可有效改善冷凍面團(tuán)的持氣性及流變特性，延緩蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中-折疊結(jié)構(gòu)相對(duì)含量的上升和-轉(zhuǎn)角的下降，減緩凍藏對(duì)冷凍面團(tuán)面筋結(jié)構(gòu)的傷害，改善面包的烘焙特性，提高了冷凍面團(tuán)的穩(wěn)定性，對(duì)冷凍面團(tuán)有較好的抗凍保護(hù)作用。雖然PGA提高了全麥冷凍面團(tuán)的穩(wěn)定性，但是面團(tuán)的品質(zhì)在凍藏5周后仍然出現(xiàn)了劣化，PGA同時(shí)具有親水性和親油性，后續(xù)可探索PGA與其他膠體和乳化劑聯(lián)用，以期在更長(zhǎng)的凍藏期內(nèi)提高冷凍面團(tuán)的穩(wěn)定性。本文也為后續(xù)PGA應(yīng)用于全谷物冷凍面團(tuán)產(chǎn)品提供了理論參考。